pid控制器設計(編輯修改稿)
2025-08-31 22:42 本頁面
【文章內容簡介】 不穩(wěn)定，這在我們確定PI控制參數(shù)時是要加以考慮的。經(jīng)過反復的手工調試，基本可以確定Ki可以選定在1~3范圍之內，~2范圍之內。、3時不同Kp值下系統(tǒng)的階躍響應圖與MATLAB相應源程序：%編程實現(xiàn)PD控制clear。t=[0::10]。n=[1 3 2 0]。Ki=for Kp=::2 d=[2*Kp,2*Ki*Kp]。 g0=tf(d,n)。 g=feedback(g0,1)。 y=step(g,t)。 plot(t,y)。 if ishold~=1,hold on ,endendgrid Ki=Ki=1時不同Kp值下系統(tǒng)的階躍響應圖Ki=2時不同Kp值下系統(tǒng)的階躍響應圖：Ki=3時不同Kp值下系統(tǒng)的階躍響應圖：由上面四幅圖片可以看出選取Ki=1時系統(tǒng)的階躍響應曲線比較好，在滿足穩(wěn)態(tài)精度的要求下系統(tǒng)的動態(tài)性能相對來說比較好，而在Ki=1的階躍響應圖中選擇Kp=，則此時Kp=,Ki=1,系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：前面，我們如此費事的尋找PI控制參數(shù)，但確定下來的系統(tǒng)階躍響應的動態(tài)性能的快速性仍然不能很好的滿足要求，上升時間和峰值時間比較長，系統(tǒng)的反應偏慢，這些都是PI控制的局限性。下面隆重推出PID控制方式，來更好的實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，在此，也就是出現(xiàn)更好的系統(tǒng)階躍響應曲線。（4） PID控制PID控制方式結合了比例積分微分三種控制方式的優(yōu)點和特性，在更大的程度上改善系統(tǒng)各方面的性能，最大程度的使閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應盡可能地最好（穩(wěn)、快、準）。PID控制器的傳遞函數(shù)為：加上PID控制后的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)的結構圖為：現(xiàn)在要調整的參數(shù)有三個：Kp、Kd、Ki 這樣，增益掃描會更加復雜，這是因為比例、微分和積分控制動作之間有更多的相互作用。一般來說，PID控制中的Ki；與PI控制器的設計相同，但是為了滿足超調量和上升時間這兩個性能指標，比例增益Kp和微分增益Kd應同時調節(jié)：盡管曲線過于密集，但是從PD控制總結的一般規(guī)律來看，超調量最大的那一族曲線所對應的Kd值最小，所以，我們選擇Kd=、：Ki=1,Kd=,Kp=1—10Ki=1,Kd=,Kp=1—10Ki=1,Kd=,Kp=1—10 從三組曲線圖可以看出，增大Kd可以有利于加快系統(tǒng)的響應速度，使系統(tǒng)超調量減小，穩(wěn)定性增加，同時增大Kp可以進一步加快系統(tǒng)的響應速度，使系統(tǒng)更快速。PID控制器雖然在復雜性上有所增加，但同另外三種控制器相比大大改善了系統(tǒng)的性能。綜上所述，選擇Ki=1，Kp=10，Kd=，所以可以作為PID控制參數(shù)。（5）實驗內容一的總結實驗內容一從P控制一直到PID控制，仿真的效果可以看出系統(tǒng)的性能越來越好，可以發(fā)現(xiàn)PID控制所起的作用，不是P、I、D三種作用的簡單疊加，而是三種作用的相互促進。增大比例系數(shù)P一般將加快系統(tǒng)的響應，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但是過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有比較大的超調，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。所以調試時將比例參數(shù)由小變大，并觀察相應的系統(tǒng)響應，直至得到反應快、超調小的響應曲線。如果系統(tǒng)沒有靜差或靜差已經(jīng)小到允許范圍內，并且對響應曲線已經(jīng)滿意，則只需要比例調節(jié)器即可。如果在比例調節(jié)的基礎上系統(tǒng)的靜差不能滿足設計要求，則必須加入積分環(huán)節(jié)。增大積分時間I有利于減小超調，減小振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，但是系統(tǒng)靜差消除時間變長。如果系統(tǒng)的動態(tài)過程反復調整還不能得到滿意的結果，則可以加入微分環(huán)節(jié)。增大微分時間D有利于加快系統(tǒng)的響應速度，使系統(tǒng)超調量減小，穩(wěn)
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